探析公路工程軟土路基沉降處理方法

1、探析公路工程軟土路基沉降處理方法 摘要：軟土路基沉降的計算對道路設計、施工非常重要。本文具體分析研究了公路工程軟土路基沉降處理方法。 關鍵詞：公路工程；軟土路基；沉降處理 中圖分類號： p642.26 文獻標識碼： a 文章編號： 一、公路工程軟土路基沉降的基本特征 一般地， 軟土具有如下變形特征： 1、沉降量大。因軟土主要組成為粘粒及粉粒， 且粘粒含量高， 天然含水量大， 一般孔隙比e 1. 0， 故受荷后壓縮量大， 其沉降量遠超過一般路堤的沉降量。 2、側向變形大。飽和軟土受荷初期， 土中水來不及排出， 土體易被于側向擠出， 并隨著水的逐步排出，土體收縮， 豎向沉降進一步發(fā)展。 3、滲透性

2、低， 壓縮穩(wěn)定所需時間長。因顆粒組成以粘粒為主， 盡管孔隙比大， 但單個孔隙卻很小， 水在空隙中流動困難， 因此受荷后水難以很快排出， 沉降發(fā)展緩慢。 在路堤荷載作用下， 地基土中的應力狀態(tài)發(fā)生變化， 從而引起地基變形， 出現路基沉降。大量現場沉降觀測資料表明， 軟土路基沉降變化基本經歷了發(fā)生-發(fā)展-穩(wěn)定-極限的過程。 1、發(fā)生階段。剛加載時， 測點土體處于彈性狀態(tài)， 土中孔隙水來不及排除， 由于土體的側向變形使土體發(fā)生瞬時剪切變形， 在荷載增加的最初階段， 沉降呈線性增加。 2、發(fā)展階段。隨著荷載的不斷加大和時間的延長， 地基土中孔隙水被逐漸排出， 超靜孔隙水壓力逐步減小， 土體逐漸壓密產生

3、體積壓縮變形， 進入彈塑性狀態(tài)。隨著塑性區(qū)的不斷開展， 測點的沉降速率快速增大。 3、穩(wěn)定階段。當加載不再增加， 孔隙壓力接近完全消散時， 固結過程尚未完全完成， 且土骨架粘滯蠕變開始出現， 測點的沉降量將隨著時間的推移而繼續(xù)增加， 但沉降速率逐漸變小。 4、極限狀態(tài)。當沉降時間足夠長時， 沉降量達到極限狀態(tài)， 沉降速率降為零， 此時的沉降量為地基的最終沉降量。 二、軟土沉降機理的概述與分析 軟土地基總沉降量包括瞬時沉降量、固結沉降量及次固結沉降量三部分：s（t）=sd+ss+sc sd地基的瞬時沉降量。瞬時沉降是由于剪切變形引起的土的側向擠出而產生的附加沉降。對瞬時沉降量的影響因素很多，一般

4、用彈性計算公式，但計算結果很難驗證。所以常常是以固結沉降量乘以大于1 的修正系數，以此考慮瞬時沉降量。 ss地基的次固結沉降。次固結是顆粒結構的粘滯屈服引起的孔隙比變化，因為顆粒能夠承受的有效應力與顆粒定向和孔隙比有關，故顆粒的粘滯性重新定向逐漸減小顆粒骨架的承載力，并使一部分粒間壓力有轉到孔隙水上來的趨勢。如果孔隙比減小，此趨勢即解除。這是對次固結從微觀角度的認識。次固結變形及包括剪應變，也包括體積應變。從工程實際來看，次固結在總沉降中所占比例，一般都小于10%（按50 年計），我國沿海一帶的土粒含有較多的粉粒和沙粒，次固結系數較小，在實用期的計算次固結量充其量不超過5%左右，此影響程度遠底

5、于總沉降量的計算誤差及由于施工不當而產生的附加沉降量。所以，除少數粘粒含量及有機含量較大的土類應認真加以考慮外，一般，對次固結不予考慮。 sc（t）地基的排水固結沉降量?？紫秹毫D換成為有效應力，土體逐漸壓縮產生的體積壓縮變形。 三、軟土路基沉降的計算 在不考慮次固結沉降的條件，最終沉降量s可按下式計算： s=msc 式中 sc固結沉降量，mm。 m考慮地基剪切變形及其他影響因素的綜合經驗系數，它與地基土的變形特性、荷載條件、加荷速率等因素有關，對正常固結或稍超固結土，通常取m=1.11.4。 固結沉降sc目前工程上通常采用單向壓縮分層總和法計算，即： 式中 eoi第i層重點的土自重應力所對應

6、的孔隙比； eli第 i 層重點的土自重應力和附加應力之和所對應的孔隙比； hi第i層厚度，mm。 eoi 和eli 可從室內固結試驗所得的ec曲線上查得（c為有效固結壓力）。 對于一次瞬間加荷或一次等速加荷結束后任何時間的地基沉降量，可按下式計算： st=（m- 1+ut）sc 對于多極等速加荷情況，可按照下式計算： 式中utt時間地基的平均固結度，%；ptt時間的累計荷載，kn/m。 四、公路工程軟土路基沉降處理方法 1、軟土路基宜提前安排施工， 以利地基加固、預壓固結。預壓期的確定: 一方面要考慮工后沉降標準； 另一方面又要考慮合理的工期。因此， 確定施工期沉降穩(wěn)定的標準非常必要。 當地

7、基加固處理方式選定之后， 其沉降規(guī)律就基本確定。比如， 對于特定的地基土類型， 當砂井的間距、長度、直徑選定后， 地基的固結規(guī)律就已確定，固結度僅與時間有關。某高速公路部分路段不同預壓時間的固結度、沉降速率及工后沉降， 當預壓時間達6、12、18個月時， 沉降速率分別為0. 43 1. 81 mm /d、0. 25 0. 50mm /d、0. 12 0. 34 mm /d， 工后沉降分別為18. 6 54. 3 cm、13. 6 26. 5 cm、8. 6 18. 7 cm。若施工后沉降達到10 cm 的控制標準， 預壓期需要2 a以上，在路基大于6m或地質條件較差的路段需要2. 5 3 a。

8、 從沉降過程看， 當路基超過臨界高度時， 沉降速率逐漸增大， 滿載預壓一段時間后， 沉降速率逐漸減小。沉降曲線上一般存在一個拐點， 拐點之前， 增加單位預壓時間減少的工后沉降量很大； 拐點之后沉降速率逐漸變小， 增加單位預壓時間減少的工后沉降量逐漸減小。因此， 預壓時間至少應超過拐點。拐點實際上是沉降速率變化最大的位置， 部分路段拐點時間見表1， 達到拐點的時間一般要7 14個月。 表1不同預壓時間的沉降速率及工后沉降量 注: 拐點為滿載后月份。 由此來看， 要使工后沉降量滿足或接近10 cm的標準， 等載預壓1. 5 a是完全必要的， 在地基條件較差或路基高度較低(小于3m)時， 預壓時間可

9、減少為1 a， 而地基條件差或路基高度較高(大于6m)時， 預壓時間應增加到2 a以上。因此， 合理的施工組織， 確保必要的預壓期， 是降低工后沉降最經濟有效的措施。 2、軟土地基處理前， 除采用水下拋石擠淤方法外， 均應于開工前疏干地表水， 有條件時可采用降低地下水位措施， 如挖槽、井點抽水等。施工現場應按有關規(guī)定要求， 做好取土、棄土、堆料及便道的平面布置， 安排好作業(yè)順序及機械運行線路， 施工中不得隨意更改。 3、軟土路基應有足夠的護道寬度。當路基的路肩高程至取土坑或排水溝底的高程之差值小于臨界高度時， 護道寬度可按一般規(guī)定設置。若高差大于臨界高度， 則取土坑必須遠離路基。取土坑的位置應

10、保證路基穩(wěn)定， 可采用圓弧檢算法確定。 4、軟土路基填筑材料以滲水土或礦渣為宜， 嚴禁用泥炭及有機質含量較多的土作為填料， 亦不宜采用軟土作填料。 5、填筑軟土路基時， 應按其地基和路基的后期沉落量所需的土方。地基后期沉落量可取為預計總沉落量與施工階段觀測的沉落量之差。 五、結束語 綜合上述，影響路基沉降的因素很多，主要有以下幾個方面：軟土的工程特性，如土的強度、壓縮性、滲透性等；路基的加載方式和加載速度；地基的處理方法；土體的應力歷史；施工工期，施工工期直接影響加載速率，因而影響地基的沉降。此外，路基沉降還與路堤的剖面形態(tài)有關，如路堤的高度、寬度等，會直接影響地基中的應力分布；以及填料特性和路面結構特性等。以上這些因素有些是無法控制的，有些是在實際工程中可以控制的。因此